一、概述
近年了，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，已成為國(guó)際上能源需求量第一的國(guó)度，且能源利用率明顯偏低。面對(duì)節(jié)能減排的巨大壓力與國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)、可持續(xù)發(fā)展的艱巨目標(biāo)，推動(dòng)全社會(huì)共同努力以節(jié)能降耗已經(jīng)成為國(guó)家的重要戰(zhàn)略。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑領(lǐng)域的能源消耗占到了社會(huì)總能源消耗的30%，而安裝有中央空調(diào)的建筑物中其能源消耗占到了建筑領(lǐng)域總能耗的70%，這些數(shù)字還在不斷增長(zhǎng)。因此，中央空調(diào)的節(jié)能技術(shù)在降低能源消耗、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益中具有重要意義，既是國(guó)家的戰(zhàn)略需求，也是內(nèi)生動(dòng)力。
二、中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理
空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行處理，使空氣的溫度、濕度、流速及潔凈度、新鮮度等指標(biāo)符合使用要求。為此，必須對(duì)空氣采取冷卻或加熱、減濕或增濕以及過(guò)濾等處理措施，其相應(yīng)設(shè)備有制冷機(jī)組、熱水爐、空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管、循環(huán)水泵等。當(dāng)被調(diào)房間溫濕度受內(nèi)部熱源干擾或室外溫濕度變化而發(fā)生波動(dòng)時(shí)，首先由溫度與濕度傳感器把信號(hào)送給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器與設(shè)定值進(jìn)行比較后發(fā)出指令給執(zhí)行器，執(zhí)行器動(dòng)作后，送冷量或熱量將得到不斷調(diào)整以符合要求。
在中央空調(diào)系統(tǒng)中，以冷水機(jī)組為例，冷水機(jī)組是由設(shè)備廠商成套供應(yīng)的，它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動(dòng)控制的，樓控系統(tǒng)集成商是無(wú)需也不能對(duì)冷水機(jī)組自身運(yùn)行進(jìn)行干預(yù)的。冷水機(jī)組由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器與節(jié)流元件組成，壓縮機(jī)把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷劑進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器經(jīng)過(guò)節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸收，使冷凍水降溫，然后冷凍水進(jìn)入水冷風(fēng)機(jī)盤管吸收空氣中的熱量。如此循環(huán)不已，把房間的熱量帶出。
空調(diào)系統(tǒng)按處理設(shè)備及處理方法不同可以分為：噴淋與表冷式兩種類型，這兩種類型又可分為全新風(fēng)直流系統(tǒng)、一次回風(fēng)系統(tǒng)與二次回風(fēng)復(fù)合系統(tǒng)及旁路系統(tǒng)。按調(diào)節(jié)精度要求不同可分為高精度空調(diào)、一般精度空調(diào)及舒適性空調(diào)。舒適性空調(diào)一一般應(yīng)按照等效溫度(ET)和C02濃度來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。所謂等效溫度是反映人們舒適感覺(jué)的一個(gè)綜合指標(biāo)，它結(jié)合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應(yīng)來(lái)反映人的冷熱感覺(jué)。所以，等效溫度隨四季變化有較大變化。
三、中央空調(diào)自動(dòng)化控制特點(diǎn)
1、干擾性
空調(diào)系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于外部條件(如風(fēng)、晴、雨、雪、氣溫、太陽(yáng)輻射)和內(nèi)部條件(如空調(diào)房間中設(shè)備、照明的開關(guān)和投入運(yùn)行的多少以及工作人員的增減等)的變化，都將對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行形成干擾。
2、調(diào)節(jié)對(duì)象的特性
不同的被控對(duì)象，在相同的干擾作用下，被控量隨時(shí)間的變化過(guò)程也并不一樣。空調(diào)自控系統(tǒng)的任務(wù)就是為了克服這些干擾因素，維持空調(diào)房間一定的溫、濕度和空氣品質(zhì)。但溫、濕度的控制效果不但取決于自控系統(tǒng)，更主要的是取決于空調(diào)系統(tǒng)的合理性及空調(diào)的對(duì)象特性。
3、濕度的相關(guān)性
在空調(diào)的控制中，大多數(shù)情況下主要是對(duì)空調(diào)房間內(nèi)溫度與濕度的控制。這兩個(gè)參數(shù)常常是在一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象里同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的兩個(gè)被調(diào)量，兩個(gè)參數(shù)在調(diào)節(jié)過(guò)程中又相互影響。如果由于某些原因使空調(diào)房間內(nèi)溫度升高，引起空氣中水蒸氣的飽和壓力發(fā)生變化，在含濕量不變的情況下，就引起了室內(nèi)相對(duì)濕度的變化；溫度升高相對(duì)濕度就會(huì)降低，溫度降低相對(duì)濕度就會(huì)增加；在調(diào)節(jié)過(guò)程中，對(duì)某一參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，同時(shí)也引起另一參數(shù)的變化。
4、多工況運(yùn)行及轉(zhuǎn)換控制
由于空調(diào)系統(tǒng)是在全年的室內(nèi)外條件變化下，按照一定的運(yùn)行方式(即工況)進(jìn)行調(diào)節(jié)的;同時(shí)在內(nèi)外條件發(fā)生顯著變化時(shí)要改變運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，即進(jìn)行運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換。
5、整體控制性
空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)一般是以空調(diào)房間內(nèi)的空氣溫度和相對(duì)濕度控制為中心，通過(guò)工況轉(zhuǎn)換與空氣處理過(guò)程使每個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)中空氣處理設(shè)備的啟停都要根據(jù)系統(tǒng)的工作程序，按照有關(guān)操作規(guī)程進(jìn)行，處理過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都不是孤立進(jìn)行，而是與室內(nèi)溫濕度密切相關(guān)的。
四、中央空調(diào)節(jié)能控制原則
1、空調(diào)機(jī)組
空調(diào)機(jī)組是智能建筑中耗能最多的設(shè)備其運(yùn)行方式不同，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮空調(diào)機(jī)組的節(jié)能：
（1）全年運(yùn)行系統(tǒng)的工況自動(dòng)轉(zhuǎn)換
根據(jù)室外氣候條件和空調(diào)系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)及工藝的不同要求進(jìn)行丁況的轉(zhuǎn)換，一般以焙值作為轉(zhuǎn)換的判斷條件，通過(guò)調(diào)節(jié)空調(diào)運(yùn)行參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
（2）控制器參數(shù)選擇
合理選擇每個(gè)回路的PID參數(shù)，使之具有良好的響應(yīng)性能，或選擇各種先進(jìn)的控制算法，提高控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。避免控制回路總處于不斷調(diào)節(jié)或響應(yīng)過(guò)程慢等不利影響，既浪費(fèi)能量又影響執(zhí)行器的壽命。
（3）多級(jí)控制的有效配合
對(duì)有些系統(tǒng)具有中央空調(diào)機(jī)組外，在房間配有再加熱盤管(特別是工藝空調(diào))實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)節(jié)。此時(shí)，應(yīng)合理選擇控制方法及配合關(guān)系，控制送風(fēng)溫度，防止中央空調(diào)送風(fēng)的溫度過(guò)低，造成房間再加熱的浪費(fèi)能量現(xiàn)象發(fā)生。
（4）選用高質(zhì)量溫度傳感器
室內(nèi)空氣每相差1℃的調(diào)節(jié)都要消耗很多的能量，選用傳感器的精度高，產(chǎn)生的節(jié)能效益遠(yuǎn)大于傳感器的價(jià)格。
（5）溫度設(shè)定值應(yīng)隨室外溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)
對(duì)于舒適性空調(diào)系統(tǒng)，可在夏季隨室外溫度的升高，適當(dāng)提高溫度的設(shè)定值，減小室內(nèi)、外的溫差，既能保證人的舒適度的要求，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。冬季也適合類似控制。
2、冷水機(jī)組
通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)樓宇內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度實(shí)時(shí)測(cè)量及對(duì)樓宇熱慣性的預(yù)v測(cè)，確定最優(yōu)化的設(shè)備啟、停時(shí)間。此項(xiàng)措施預(yù)計(jì)可使主機(jī)、水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)平均每天減少運(yùn)行時(shí)間。同時(shí)根據(jù)樓宇冷負(fù)荷變化，通過(guò)變頻裝置調(diào)節(jié)冷凍水、冷卻水的流量及風(fēng)機(jī)類設(shè)備的風(fēng)量，也可使主機(jī)負(fù)荷下降，從而控制機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)。
3、熱水系統(tǒng)
（1）鍋爐系統(tǒng)
首先，根據(jù)供暖需求量，通過(guò)開關(guān)鍋爐的臺(tái)數(shù)進(jìn)行控制;其次，根據(jù)室外溫度對(duì)供水水溫重新進(jìn)行設(shè)定，減小能量消耗;第三，采用變頻泵調(diào)節(jié)供水量，以適合負(fù)荷變化。
（2）熱交換器系統(tǒng)
首先，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷的大小，通過(guò)變頻泵調(diào)節(jié)供水量：其次，通過(guò)一個(gè)室外恒溫器，當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)重新設(shè)定供水溫度，當(dāng)熱水泵不運(yùn)行時(shí)，通過(guò)流量開關(guān)聯(lián)鎖把兩通閥關(guān)閉。
4、變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)
變風(fēng)量系統(tǒng)是當(dāng)房間的熱濕負(fù)荷低于設(shè)計(jì)值時(shí)，保持送風(fēng)參數(shù)不變而通過(guò)減少送風(fēng)量的辦法來(lái)保持室內(nèi)的溫度不變。與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)相比，它減少了再熱量及相應(yīng)的冷量;而且，隨著各房間的送風(fēng)量的變化，系統(tǒng)總送風(fēng)量也相應(yīng)變化，可以節(jié)省風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗。此外，根據(jù)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，在計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)總負(fù)荷時(shí)，可以考慮各房間負(fù)荷發(fā)生的同時(shí)性，還可適當(dāng)減少風(fēng)機(jī)容量。變風(fēng)量系統(tǒng)控制可分為兩個(gè)部分變風(fēng)量末端控制和變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制。一個(gè)好的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，除了精確設(shè)計(jì)計(jì)算，合理的系統(tǒng)布置，到位的施工安裝外，選擇一個(gè)最佳的控制方法也很關(guān)鍵。在工程實(shí)際運(yùn)用中，采用較多的有：定靜壓控制法、變靜壓控制法、直接數(shù)字控制法、風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法。
5、電能控制程序
電能消耗的計(jì)費(fèi)主要取決兩個(gè)因素：耗電量和需求系數(shù)，即利用峰、谷電價(jià)不同，采用錯(cuò)峰用電。因此，合理啟停能耗較高的暖通空調(diào)設(shè)備，以使用電量保持平穩(wěn)值，或在用電高峰期使設(shè)備的用電量低、運(yùn)行時(shí)間較短;而在用電低谷期使設(shè)備的用電量高、運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，使總的電費(fèi)降低。
五、節(jié)能方法選擇的注意事項(xiàng)
①任何節(jié)能方法必須與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置情況相適應(yīng)，在滿足要求的前提下盡量選用簡(jiǎn)單的控制方案，防止控制過(guò)程復(fù)雜，造成整個(gè)系統(tǒng)的成本過(guò)高；
②各種節(jié)能方法是相互聯(lián)系的，對(duì)一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)必須綜合考慮整體的節(jié)能，避免相互之間產(chǎn)生的影響互相抵消，達(dá)不到最佳的節(jié)能效；
③注意每個(gè)回路控制算法及參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，使控制系統(tǒng)有良好的性能；
④注意設(shè)備本身的運(yùn)行和限制條件，防止因采用的節(jié)能方法對(duì)設(shè)備壽命產(chǎn)生影響；
⑤重視系統(tǒng)的在線調(diào)試、傳感器精度的校正及各種聯(lián)動(dòng)功能的綜合測(cè)試，防止設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行情況的背離；
⑥充分利用樓宇自控系統(tǒng)強(qiáng)大的軟件功能和信息的集成性，保證系統(tǒng)軟、硬件得到合理利用。
